علوم آب و خاک

---

پایه‌های کناری پل‌ها معمولاً در ناحیه میادین غرقاب رودخانه‌ها قرار می‌گیرند، جایی که توزیع سرعت جریان و تنش برشی بستر در مقطع عرضی، به طور قابل ملاحظه‌ای غیریک‌نواخت است. تاکنون اثر هندسه مقطع و غیریک‌نواختی توزیع پارامترهای یاد شده بر پدیده آب‌شستگی، در مجاری با مقاطع مرکب، به طور جامع مورد بررسی قرار نگرفته است. در این تحقیق، که به منظور ارزیابی اثر انتقال جانبی در اندازه حرکت در جریان‌های مرکب، بر میزان عمق آب‌شستگی اطراف پایه‌های کناری پل‌ها صورت گرفته، اعماق مشاهده شده آب‌شستگی در جریان‌های متداخل و نامتداخل مورد مقایسه قرار گرفته است.

 نتایج نشان می‌دهد که در نسبت‌های کوچک اعماق جریان در میدان غرقاب، λ_a، به کل عمق جریان (H)، که انتقال جانبی اندازه حرکت شدید می‌باشد، میزان آب‌شستگی در جریان‌های متداخل می‌تواند تا حدود 30% نسبت به مقدار آن در جریان‌های نامتداخل افزایش یابد (λ_a/H<0.3). به این ترتیب، اهمیت انتقال جانبی اندازه حرکت در میدان‌های مرکب جریان، و اثر آن بر برآوردهای مهندسی روشن می‌شود. اما استنباط جامع و متقن برای ارائه نتایج کاربردی باید مبتنی بر طیف وسیعی از داده‌ها باشد، که خود ضرورت انجام مطالعات تفصیلی برای تعیین اثر پارامترهای مختلف بر پدیده آب‌شستگی در جریان مرکب را تبیین می‌کند.

---

سیل از جمله پدیده‌هایی است که همواره مورد توجه پژوهشگران هیدرولوژی قرار دارد. در این بررسی، مدل برآورد یکی از شاخص‌های مهم بیان‌کننده سیلاب، یعنی حداکثر دبی میانگین روزانه در چند حوزه آبریز غرب ایران تعیین گردید. زیرحوزه‌های مورد بررسی عبارتند از گاماسیاب، قره‌سو، سیمره، کشکان (حوزه آبریز کرخه)، سزار (حوزه آبریز دز) و آبشینه (حوزه آبریز قره چای). پس از تهیه آمار دبی‌های میانگین روزانه ایستگاه‌های هیدرومتری، از سال‌های آماری موجود 30 سال دوره مشترک آماری انتخاب شد، و با کمک نرم‌افزارهای HYFA و TR تحلیل فراوانی روی داده‌های سیلاب انجام گرفت، و بهترین توزیع آماری توسط آزمون‌های نیکویی برازش برگزیده شد. سپس دبی یا دوره‌های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50، 100، 500 و 1000 ساله برآورد گردید. مدل‌سازی توسط تحلیل منطقه‌ای و به کمک روش رگرسیون چندگانه میان دبی و ویژگی‌های فیزیوگرافیک حوزه‌ها انجام شد. معیار اصلی گزینش مدل، ضریب تبیین اصلاح شده بود، و سطح معنی‌دار بودن، خطای استاندارد و نمودارهای دبی مشاهده شده و محاسبه شده، درستی مدل را کنترل نمودند. بدین ترتیب، مدل‌هایی با شکل‌ها و پارامترهای گوناگون از میان مدل‌های توانی، نمایی، خطی و لگاریتمی انتخاب شد، ولی مدل توانی بیشتر از دیگر مدل‌ها برای منطقه به کار رفت. بر پایه نتایج این پژوهش، پارامترهای طول آبراهه اصلی، تراکم زه‌کشی، و زمان تمرکز بیشترین تأثیر را در تولید دبی داشتند. از تحلیل خطا چنین برآمد که هر چه دوره بازگشت افزایش پیدا کند میزان خطای برآورد مدل‌ها نیز افزایش می‌یابد، به گونه‌ای که در دوره بازگشت 1000 ساله مقدار خطا به 2/32 درصد رسید.

---

روش‌های بسیاری برای بررسی سیلاب حوزه‌های آبخیز وجود دارد، که از جمله می‌توان به تحلیل منطقه‌ای سیلاب اشاره کرد. رهیافت تحلیل منطقه‌ای سیلاب متکی بر ویژگی‌های فیزیکی، اقلیمی و اکولوژیک حوزه‌های آبخیز بوده، از روش‌های آماری در بررسی داده‌های مشاهداتی جریان استفاده می‌کند. این رهیافت دارای شیوه‌های متعددی است. هاسکینگ و والیس با گسترش روش گشتاور وزنی احتمال، آماره‌های گشتاور خطی را به عنوان رهیافتی جدید در تحلیل تناوب سیل حوزه‌های آبخیز ارائه نمودند. تئوری گشتاورهای خطی اساس پژوهش حاضر را تشکیل می‌دهد. در این پژوهش 27 ایستگاه هیدرومتری واقع در منطقه مرکزی ایران بررسی گردید. با استفاده از نمودار گشتاور خطی، منحنی چولگی خطی در برابر کشیدگی خطی و مناسب‌ترین توزیع‌های قابل برازش برای هر یک از ایستگاه‌های مطالعاتی تعیین شد. سپس به منظور حذف ایستگاه‌های غیر همگن، آزمون‌های همگنی مبتنی بر پارامترهای ناهماهنگی و ناهمگنی انجام گرفت و سرانجام دو ایستگاه بارز و گبرآباد به عنوان ایستگاه‌های ناهمگن شناخته شدند. در مرحله بعد، آزمون نیکویی برازش به منظور تعیین مناسب‌ترین تابع توزیع منطقه انجام، و به ترتیب توزیع‌های لجستیک تعمیم یافته، مقادیر حد تعمیم یافته، نرمال تعمیم یافته، پیرسون نوع سوم و پارتو تعمیم یافته مناسب‌ترین توزیع برای منطقه شناخته شدند. در نهایت، مقادیر تخمینی دبی با تناوب مختلف در منطقه تعیین، و پارامترهای منطقه‌ای توزیع‌های منتخب ارائه گردید.

---

استراتژی توفق بر مشکل محدودیت منابع آب آبیاری برنج، منوط به تولید واریته‌هایی با نیاز کمتر به شرایط غرقابی است. بدین منظور و برای بررسی اثر تیمارهای مختلف آبیاری برخصوصیات رشدی، جذب عناصر غذایی و تشکیل آئرانشیم‌ها و ارتباط آنها با عملکرد بیولوژیک گیاه برنج، سه آزمایش مختلف با استفاده از ارقام برنج ایرانی انجام پذیرفت. در آزمایش اول از 5 رقم استفاده شد که تحت سه تیمار آبیاری قرار گرفتند. در این آزمایش، آناتومی ریشه‌های تحت تیمار نیز از نظر وضعیت فضاهای هوایی بررسی گردید. در آزمایش دوم دو رقم سازندگی و طارم به منظور بررسی جذب عناصر مختلف در تیمارهای غرقاب کامل و آبیاری پس از 1، 2 و 3 سانتی متر تبخیر از تشت تبخیر مورد مطالعه قرار گرفتند. در آزمایش سوم، با فراهم کردن شرایط کشت هیدروپونیک، اثر هوادهی بر خصوصیات رشدی گیاه برنج بررسی شد. در این آزمایش تنها از رقم سازندگی استفاده شد. نتایج آزمایش اول نشان داد که شرایط غرقاب دائم و یا غرقاب برای ادامه رشد، اثر معنی‌داری در رشد گیاه بخصوص افزایش وزن اندام هوایی و ریشه دارد. نتایج بررسی‌های میکروسکوپی نیز نشان داد که تیمارهای آبیاری تأثیری بر حجم فضای آئرانشیم نداشته، فضاهای آئرانشیمی بیشتر تحت تأثیر نوع واریته قرار می‌گیرند. آزمایش دوم علاوه بر این‌که نتایج آزمایش اول را تأیید نمود نشان داد که برخی عناصر همچون فسفر و منگنز و آهن با بازده بسیار بالاتری در شرایط غرقاب جذب می‌گردند. آزمایش سوم نیز حاکی از آن بود که هوادهی تأثیر قابل ملاحظه‌ای در خصوصیات رشدی برنج نخواهد داشت. براساس نتایج به دست آمده به نظر می‌رسد خصوصیات برتر رشد گیاه برنج در حالت غرقاب مربوط به جذب بهتر برخی عناصر پرمصرف و کم‌مصرف در شرایط غرقاب است که این نیاز به شرایط غرقاب پس از استقرار کامل گیاه بیشتر جلوه می‌نماید. بنابراین مدیریت منابع آب مبتنی بر تفکیک مراحل رشد گیاه برنج اعمال خواهد گردید.

---

امروزه یکی از کاربردهای سنجش از دور و تصاویر ماهواره‌ای در منابع طبیعی، در زمینه‌های تشخیص و بارزسازی تغییرات در سطح زمین می‌باشد. روش طبقه بندی با استفاده از روش حداکثر تشابه (MLC) یکی از این موارد است که در این مقاله بر روی تصاویر ماهواره‌ای TM و +ETM به منظور بارزسازی رسوب در سطح یک شبکه پخش سیلاب انجام و مورد آزمون واقع گردید. برای انجام این تحقیق برای تهیه نمونه‌ها و کنترل های میدانی از روش شبکه بندی با لحاظ 30 نقطه نمونه در داخل عرصه پخش سیلاب و 30 نقطه به عنوان شاهد استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که بارزسازی رسوب با استفاده از روش طبقه بندی مزبور بر روی تصاویر ماهواره‌ای لند ست TM و +ETM با دقتی معادل 82 درصد قابل انجام می‌باشد. علاوه بر این، نتایج تحقیق هم چنین نشان دهنده این است که می‌توان روند و شکل تغییرات ناشی از رسوبات در پهنه پخش سیلاب را به دقت آشکار نمود. با توجه به قابلیت بالفعل و بالقوه این روش در مشخص نمودن تغییرات ناشی از رسوب‌گذاری که در این تحقیق در پهنه‌ای به مساحت 450 هکتار به اثبات رسیده است، می‌توان به این نکته تأکید داشت که استفاده از این روش در پهنه‌هایی با وسعت بیشتر موجب افزایش سرعت و دقت انجام کار در بارزسازی طبقات مختلف پوشش زمین می‌شود.

---

در این تحقیق توانایی مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی جهت شبیه سازی رفتار هیدرولوژیکی آب در حوزه‌های آبخیز مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحقیق بررسی کاربرد انواع مختلف شبکه‌های عصبی مصنوعی جهت شبیه سازی جریان در یک حوزه آبخیز با چند ایستگاه هیدرومتری و پیش بینی بهنگام جریان‌های سیلابی در پایین دست بوده است. منطقه مورد بررسی قسمت فوقانی رودخانه درونت (Derwent) می‌باشد که یکی از شاخه‌های اصلی رودخانه ترنت (Trent river)در ناحیه مرکزی انگلستان است. جریان سیلاب رودخانه 3، 6، 9 و 12 ساعت قبل از وقوع در محل ایستگاه هیدرومتری واتستندول (Whatstandwell) با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده در بالا دست پیش بینی گردیده است. سه نوع شبکه عصبی مختلف که عبارت‌اند از شبکه پرسپترون چند لایه(MLP network) ، شبکه برگشتی (Recurrent network)و شبکه برگشتی با تأخیر زمانی(Time lag recurrent network) به‌صورت جداگانه مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفتند. هم‌چنین جهت بررسی تأثیر طول داده‌های ورودی در کارایی مدل‌های شبکه عصبی، شبیه سازی‌های مختلف با استفاده از داده‌های هیدرولوژیکی با طول و تعداد متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. داده‌های با فاصله اندازه‌گیری 30 دقیقه‌ای با طول دوره‌های 1 ماه، 6 ماه و سه سال ( که تولید تعداد مشاهده‌های متفاوتی را می‌نماید) بدین منظور مورد استفاده واقع شد. براساس نتایج به‌دست آمده هرچند شبکه‌های عصبی مصنوعی به‌صورت عمومی و کلی کارایی مناسبی را در شبیه سازی و پیش بینی دبی جریان از خود نشان داده‌اند ولی نوع شبکه عصبی مصنوعی و نیز خصوصیات داده‌های ورودی مدل خصوصاً داده‌های آموزشی پارامترهای بسیار مهمی هستند که تأثیر عمده‌ای را روی خروجی‌های مدل دارند.

---

  روندیابی جریان به عنوان یک فرایند ریاضی برای پیش بینی تغییرات بزرگی، سرعت و شکل موج سیل به صورت تابعی از زمان در یک یا چند نقطه در طول آبراهه، کانال یا مخزن می‌باشد. برای انجام روندیابی سیل از دو روش هیدرولیکی و هیدرولوژیکی استفاده می‌شود. روش هیدرولوژیکی گرچه دقت روش هیدرولیکی را ندارد ولی بسیار ساده‌تر از آن بوده و در طراحی سازه‌ها و کنترل سیل با اطمینان قابل قبولی به کار می‌رود. تحقیق حاضر در بازه‌ای از رودخانه لیقوان (حد فاصل ایستگاه‌های هیدرومتری لیقوان و هروی) در استان آذربایجان شرقی به طول 12 کیلومتر انجام گرفت. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات ثبت شده در ایستگاه‌های لیقوان و هروی، دبی سیل برای دوره‌های بازگشت 2، 10، 20، 50 و100 ساله محاسبه شد. سپس روندیابی هر یک از دبی‌های سیل‌ها با دوره‌های بازگشت مختلف با دو روش ماسکینگام و ماسکینگام- کانژ انجام گرفت. نتایج نشان داد که دبی‌های روندیابی شده با این دو روش با مقادیر دبی مربوط به آن دوره باز گشت در ایستگاه هروی (ایستگاه پایین دست) دارای اختلاف زیادی می‌باشد. دلایل به وجود آورنده این اختلاف، می‌تواند متعدد باشد که از آن جمله می‌توان به کوهستانی بودن منطقه و وجود شاخه فرعی در بین دو ایستگاه اشاره نمود.

---

سرریزشدن سیلاب از تاج سد یکی از عوامل اصلی شکست انواع سدها به‌شمار می‌آید. به‌منظور اجتناب‌ از سرریز آب از روی بدنه ‌سد، سد با یک یا چند سرریز مجهز می‌شود تا آب نگه‌داشته شده در مخزن را خارج نماید. تعداد و اندازه این سرریز‌ها براساس مقدار سیلاب طراحی تعیین می‌شوند. تعیین سیلاب طراحی سرریز سد را می‌توان به‌عنوان یک مسأله ریسک چندمنظوره فرموله ‌کرد و چنین مسأله‌ای را می‌توان با استفاده از روش‌های تحلیل کمی ریسک حل نمود. در اینجا چهار روش طراحی اقتصادی مبتنی بر تحلیل ریسک شامل انجمن ‌تحقیقات ‌ملی ‌آمریکا، مهندسین عمران آمریکا، منحنی‌واحد و تقسیم‌بندی ریسک چندمنظوره مورد بررسی قرارگرفت، و به‌منظور مقایسه این روش ها تحلیل ریسک برای تعیین مجدد سیلاب طراحی سرریز سد پیشین احداث شده روی رودخانه سرباز انجام ‌شد. برای حل روابط تعیین خسارت مورد انتظار در دو روش مهندسین عمران و تقسیم‌بندی ریسک که به صورت تحلیلی قابل حل نیستند، از روش انتگرال گیری عددی رامبرگ، و برای انجام محاسبات مربوط به انتگرال گیری عددی و ترسیم نمودارها از نرم افزار Excel استفاده شد. هم‌چنین تجزیه و تحلیل سیلاب ها جهت انتخاب توزیع مناسب با استفاده از نرم افزار Smada انجام گردید. نتایج نشان داد که سیلاب طراحی برآورد شده توسط سه روش مهندسین عمران، انجمن ‌تحقیقات ‌ملی آمریکا‌ و منحنی ‌واحد تقریباً مساوی، و مقدار آن کمتر از سیلاب ده‌هزارساله می‌باشد. در صورتی که سیلاب طراحی توسط روش تقسیم‌بندی ریسک چندمنظوره بزرگ‌تر از سیلاب ده‌هزار ساله برآورد ‌گردید.

---

پدیده نوسانی مادن- جولیان (MJO) شکل غالب تغییرپذیری زیرفصلی گرمسیری مناطق حاره و فوق حاره می‌باشد که در سیستم چرخه جو-اقیانوس نقش مهمی را ایفا می‌کند. در این تحقیق تأثیر حرکت رو به شرق سامانه همرفتی MJO بر بیشینه و کمینه بارش ماهانه (بهمن تا فروردین) در استان فارس بررسی شد. فازهای مثبت و منفی MJO در دوره زمانی 2002-1979 مشخص شد. افزون بر مقادیر بیشینه و کمینه بارش دراز مدت این دو مشخصه بارش در مقیاس ماهانه برای هر یک از دو فاز مثبت و منفی MJO نیز تعیین شد. نتایج نشان داد که در بهمن، در بیشتر مناطق استان فارس مقادیر بیشینه و کمینه فاز منفی به‌طور معنی‌داری بزرگ‌تر از مقادیر متناظر در فاز مثبت بود. این بدان معنی است که افزایش بارش و وقوع سیلاب در بهمن با وقوع فاز منفی MJO در این ماه ارتباط دارد. در مقابل دوران‌های خشک شدید در بهمن ارتباط معنی‌داری را با وقوع فاز مثبت MJO نشان داد. نتایج ماه فروردین همانند بهمن بود با این تفاوت که کمینه بارش این ماه ارتباط معنی‌داری با وقوع فاز مثبت نداشت. بر خلاف بهمن، کمینه بارش ماه اسفند هم‌زمان با وقوع فاز منفی MJO اتفاق می‌افتد در حالی‌که بیشینه بارش با وقوع هیچ یک از فازهای MJO هم‌زمان نبود.

---

پخش سیلاب نقش مؤثری در بهبود و حاصل‌خیزی خاک، تغذیه آب‌های زیرزمینی، احیا و تقویت پوشش گیاهی و کنترل بیابان‌زایی دارد. از آنجایی که سیلاب زمینه انتقال ذرات خاک را فراهم می‌آورد، در صورت مناسب بودن مواد معلق موجود در سیلاب، پخش آن سبب افزایش حاصل‌خیزی خاک می‌شود. در نتیجه لازم است تا میزان این تغییرات و روند آن در طول زمان بررسی و روش مناسب در راستای افزایش بهره‌وری این طرح‌ها ارائه شود. به همین منظور با نمونه‌برداری از نقاط مختلف عرصه پخش سیلاب و تجزیه فیزیکی و شیمیایی این نمونه‌ها، این روند در طول 5 سال دوره رسوب‌گذاری بررسی شد. در این رابطه، نمونه‌برداری به روش سیستماتیک - تصادفی و با شبکه‌بندی نوارها از سه نوار اول سیلگیری شده مربوط به 13 ایستگاه منتخب پخش سیلاب در سراسر کشور انجام و شاخص‌های نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، پتاسیم قابل جذب و کربن آلی خاک اندازه‌گیری شد. برای مقایسه میانگین‌ها، به دلیل عدم تطابق داده‌ها با توزیع نرمال، از آزمون ناپارامتری استفاده گردید. هم‌چنین، به منظور دست‌یابی به اهداف مورد نظر و تحلیل صحیح داده‌های جمع‌آوری شده، مبادرت به گروه‌بندی ایستگاه‌‌ها شد. بدین منظور، با استفاده از تجزیه خوشه‌ای، میانگین ویژگی‌‌های فیزیکی و شیمیایی خاک، ایستگاه‌های منتخب در سه دسته قرار گرفت. نتایج نشان ‌داد که تغییرات شاخص‌های حاصل‌خیزی در نوارهای پخش در سال‌‌های مختلف، دارای تغییرات نامنظم و هم‌چنین بین گروه‌‌های سه‌گانه ایستگاه‌‌ها نیز تا حدی متفاوت بوده است. به نظر می‌رسد این موضوع می‌تواند متأثر از عوامل مختلفی از جمله متفاوت بودن کمیّت و کیفیت سیلاب منحرف شده، متفاوت بودن بستر عرصه‌‌های پخش سیلاب و عدم توزیع یک‌نواخت سیلاب روی عرصه‌ها باشد. اگرچه بستر اولیه عرصه‌های پخش سیلاب از نظر مواد آلی و حاصل‌خیزی خاک فقیر است، ولی در مجموع پخش سیلاب باعث بهبود شاخص‌های حاصل‌خیزی در خاک سطحی عرصه‌های پخش سیلاب شده است، البته برای رسیدن به شرایط اید‌آل نیاز به گذشت زمان بیشتری می‌باشد.

---

برآورد هیدروگراف سیل، اولین و مهم‌ترین قدم در طراحی و اجرای طرح‌های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی از جمله در طرح‌های مهار سیلاب به شمار می‌آید. در حوضه‌های فاقد ایستگاه‌ هیدرومتری برآورد هیدروگراف واحد بر مبنای خصوصیات ژئومورفولوژیکی حوضه‌ها صورت می‌گیرد. هدف از پژوهش حاضر برآورد هیدروگراف واحد مصنوعی با استفاده از تحلیل منطقه‌ای سیلاب و پارامترهای ژئومورفولوژیکی در دو حوضه آبخیز کانی‌سواران و مارنج در جنوب شرقی شهرستان سنندج، می‌باشد. هیدروگراف 1 و 2 ساعته با استفاده از داده‌های دبی حداکثر سیل در ایستگاه هیدرومتری بر مبنای تحلیل منطقه‌ای سیلاب تهیه گردیدند. داده‌های زمانی دبی سیلاب برآوردی و مشاهده‌ای بر‌اساس ضریب ناش- ساتکلیف و ابعاد هیدروگراف واحد مصنوعی براساس خطاهای مطلق و بایاس مورد ارزیابی و صحت‌سنجی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که مدل‌های رگرسیونی چند جمله‌ای دارای بیشترین ضریب تبیین برای محاسبه پارامترهای هیدروگراف واحد مصنوعی بوده‌اند. آزمون‌های صحت‌سنجی نشان دادند که داده‌های برآوردی دبی‌های سیلاب با ضریب ناش- ساتکلیف؛ 988/0 برای هیدروگراف 1 ساعته و 933/0 برای هیدروگراف 2 ساعته از دقت بسیار بالایی برخوردارند. هم‌چنین، مقدار خطای مطلق 1294/0 برای هیدروگراف واحد 1 ساعته و 197/1 برای هیدروگراف واحد 2 ساعته و مقدار خطای با‌یاس نزدیک به صفر در هر دو هیدروگراف واحد، نشان داد که این مدل‌ها کارایی خوبی در تهیه هیدروگراف‌های 1 و 2 ساعته دارند. بنابراین می‌توان از چنین روشی برای حوضه‌های آبخیز با شرایط ژئوهیدرولوژیکی مشابه با حوضه‌های مورد مطالعه که فاقد ایستگاه‌های هیدرومتری باشند، استفاده نمود.

---

توسعه روش‌های ساده و دقیق شبیه‌سازی سیلاب باعث کاهش خسارات مالی و تلفات جانی برجای مانده از سیلاب شده است. بدین منظور مدل‌ها و روش‌های گوناگون شبیه‌سازی سیلاب ارائه شده که اساس و پایه اکثر آنها حل معادلات جریان غیرماندگار در حالت تک‌بعدی( معادلات سنت- ونانت) است. با توجه به ساده‌سازی‌های صورت گرفته در حل آنها انواع روش‌های تقریبی، تحلیلی و عددی ارائه شده است. در این تحقیق برای روندیابی سیلاب روشی جدید که بر مبنای مفهوم بهینه‌سازی و استفاده از روش برنامه‌ریزی غیرخطی (NLP) است، ارائه شده است. بدین منظور از روش تابع جریمه که ایده اساسی آن تبدیل مسایل برنامه‌ریزی غیرخطی مقید به یک رشته از مسایل بهینه‌سازی نامقید می‌باشد، استفاده شد. جهت تعیین و به تبع آن صحت‌سنجی مقادیر متغیرهای تصمیم‌گیری تابع هدف NLP از هیدروگراف سیلاب 25 ساله و 60 مقطع رودخانه قره سو استفاده شد. بعد از صحت‌سنجی مدل، هیدروگراف‌های 50 و 100 ساله در بازه مورد مطالعه به طول 18 کیلومتر روندیابی شد و با هیدروگراف‌های به دست آمده از روش روندیابی هیدرولیکی و روش هیدرولوژی ماسکینگام مقایسه آماری شدند. نتایج نشان داد که روش NLP به خوبی هیدروگراف روندیابی شده به طریق هیدرولیکی را شبیه‌سازی می‌نماید، به گونه‌ای که ضریب نکویی برازش دبی‌های محاسبه شده به روش هیدرولیکی و NLP برای سیلاب 25، 50 و 100 ساله به ترتیب 984/0 ، 99/0 و989/0 می‌باشد. هم‌چنین دقت روش NLP از روش ماسکینگام به خصوص در پیش‌بینی دبی اوج لحظه‌ای سیلاب بالاتر است.

---

سیلاب و آتش‌سوزی از جمله رخدادهایی است که به‌طور متناوب بخش‌هایی از جنگل‌های شمال ایران را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این رخدادها می‌تواند اثرات نامطلوبی بر ویژگی‌ها و کیفیت خاک بگذارد. این پژوهش به منظور بررسی اثرات سیلاب و آتش‌سوزی بر برخی از ویژگی‌های خاک جنگل لاکان در استان گیلان انجام شد. نمونه‌های خاک از سه عمق 3-0، 6-3 و 9-6 سانتی‌متری سطح خاک با سه تکرار از مناطق تحت تأثیر سیلاب، سوخته و شاهد جمع‌آوری شد. نتایج نشان داد که در خاک سیلابی، مقدار رس، سیلت، pH، سدیم و پتاسیم (در همه عمق‌ها)، مقدار کربن‌آلی و نیتروژن (در عمق دوم و سوم) به‌طور معنی‌داری افزایش یافت ولی مقدار شن به‌طور معنی‌داری در مقایسه با خاک شاهد کاهش یافت. در خاک‌های سوخته، مقدار pH (در عمق‌های اول و دوم)، مقادیر پتاسیم و فسفر (در عمق اول) به‌طور معنی‌داری افزایش و مقادیر رس، کربن‌آلی و نیتروژن (در عمق اول) به‌طور معنی‌داری در مقایسه با خاک شاهد کاهش یافت. مقایسه ظرفیت نگهداری رطوبت خاک نیز نشان داد که خاک‌های سیلابی و سوخته به‌ترتیب بیشترین و کمترین مقدار رطوبت خاک را در مکش‌های مختلف داشتند که می‌تواند در ارتباط با تغییرات رس و ماده‌آلی باشد. نتایج آزمون WDPT نیز وجود پدیده آبگریزی را تنها در عمق اول خاک سوخته نشان داد. به‌طور کلی، دو پدیده سیلاب و آتش‌سوزی باعث تغییرات فیزیکی و شیمیایی قابل ملاحظه‌ای در خاک شد.

---

چکدم‌های خشکه چین‌سنگی یکی از عمده‌ترین اقدامات برای کنترل سیلاب و رسوب در حوضه‌های آبخیز هستند که کاربردشان ازسال 1369 به سرعت درایران گسترش یافته است. این تخقیق درحوضه آبخیز درجزین در شمال شهر سمنان انجام شده است. چکدم‌های خشکه چین سنگی به طورگسترده طی 15 سال گذشته در دو زیرحوضه آن با هدف کنترل سیل شهر مهدی شهر احداث شده اند. به منظورتعیین اثرچکدم‌ها، تعداد بیش از650 چکدم درحوضه با پیمایش صحرایی اندازه گیری و ارزیابی میدانی شدند. داده‌های جمع آوری شده به محیط نرم افزارArcGIS منتقل شد. با استفاده از برنامه الحاقی HECGeoHMS ومدل هیدرولوژیک HEC-HMS ، تاثیر این سازه ها بر کاهش سیلاب مورد ارزیابی قرارگرفت. با توجه به همگن بودن پروژه‌های آبخیزداری درحوضه واحداث چکدم های متعدد در مسیر آبراهه‌ها، هرگونه تغییر در سیلاب حوضه مربوط به این عملیات بوده است. ارزیابی اثر این سازه‌ها برسیلاب با استفاده از آزمون مقایسه میانگین ها به روش t-استیودنت نشان داد بین دبی سیلاب در قبل و بعد از احداث چکدم های خشکه چین سنگی اختلاف معنی داری درسطح 5 درصد وجود دارد وچکدم‌ها قادرند دبی پیک سیلاب را به طور میانگین 7/16 درصد کاهش دهند.

---

روند وقوع سیل در سال‌های اخیر حاکی از آن است که اکثر مناطق کشور در معرض تهاجم سیلاب‌های مخرب قرار دارند و ابعاد خسارات و تلفات جانی و مالی سیل در حال افزایش است. اقدامات آبخیزداری یکی از راه‌های برتر و مناسب در تعدیل خطرات سیلاب است. تأثیر اقدامات آبخیزداری، از دیدگاه‌های مختلف قابل بررسی است. در این تحقیق سعی بر آن است تا با ارزیابی کمی خصوصیات سیل، تأثیر مستقیم اجرای عملیات آبخیزداری در دو دوره قبل و بعد روی سیل بررسی گردد. لذا با بررسی هیدروگراف روزانه دوره‌های مورد بررسی در ایستگاه‌های هیدرومتری تمر و حاجی قوشان، نتایج تجزیه و تحلیل سیلاب‌ها مشتمل بر تعداد وقوع سیل، درصد فراوانی وقوع سیل در ماه‌ها و فصول مختلف تعیین شد. هم‌چنین مقادیر میانگین زمان تداوم، اوج و فروکش سیل‌ها، میانگین و حداکثر دبی اوج سیل‌های دیده شده بررسی شدند. بر اساس بررسی‌های انجام شده روی سیلاب‌های رخ داده، روند وقوع سیلاب‌ها، از یک حالت نسبتاً افزایشی برخوردار بوده است. در دوره بعد از اجرای اقدامات آبخیزداری تعداد سیلاب‌ها در دو ایستگاه هیدرومتری افزایش داشته است، در حالی که عملیات آبخیزداری روی همه مؤلفه‌های سیلاب تأثیر مثبت داشته به طوری که زمان تداوم را به میزان 5/0% افزایش، زمان فروکش، زمان تا اوج سیلاب و مقدار دبی اوج را 90/7% ، 98/21% و 70% را کاهش داده است. به طور کلی زمانی که میزان عملیات آبخیزداری به نسبت سطح حوزه آبخیز کم نباشد تأثیر عملیات آبخیزداری بر مؤلفه‌های سیلاب مثبت است.

---

تعیین مکان‌های مناسب با دقت و سرعت مورد نیاز جهت پخش سیلاب از اهمیت بسیاری برخوردار است. هدف اصلی این تحقیق تهیه، استفاده و ارزیابی سامانه پشتیبان تصمیم‌گیری برمبنای تکنیک‌های GIS و RS به‌منظور شناسایی و اولویت بندی نواحی مناسب پخش سیلاب، در منطقه مورد مطالعه می‌باشد. در این مطالعه منطقه مناسب برای پخش سیلاب براساس چهار معیار اصلی، هشت زیر معیار و بیست و چهار شاخص انتخاب گردید در نهایت 5 سناریو تهیه و ارزیابی گردید (یک سناریو بر‌اساس ارزش نسبی برابر برای 4 معیار، و چهار سناریو بر‌اساس تفاوت آشکار یکی از معیارهای اصلی). مقایسه میانگین مطلوبیت در بین پنج سناریو نشان دهنده آن است که زیرحوزه 1 در 3 سناریو(ارجحیت نفوذ، ارجحیت کاربرد آب و برابری تمامی معیارهای اصلی) دارای میانگین مطلوبیت بالاتری بوده لذا در میان 2 زیرحوزه در این سناریوها دارای ارجحیت بیشتری نسبت به دیگر زیرحوزه‌ می‌باشد. از بین 2 زیرحوزه منطقه ایور، با توجه به میانگین مطلوبیت آنها، زیرحوزه 1 و از بین سناریوهای اجرا شده، سناریوی 1 (ارجحیت معیار اصلی نفوذ) به‌عنوان اولویت اول انتخاب گردیدند. اولویت دوم برای مکان‌یابی پخش سیلاب متعلق به زیرحوزه 2 و با سناریوی 1 می‌باشد.

---

خاک‌های زراعی، در روش آبیاری غرقابی مرتباً تحت تأثیر فرآیندهای تروخشک شدن قرار می‌گیرند. به‌همین‌منظور، اثر این فرآیند بر ظرفیت باربری (تنش پیش-تراکمی؛pc ) یک خاک رس سیلتی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، نمونه‌های بزرگ خاک تهیه و برخی از آنها تحت تأثیر 5 چرخه‌ تروخشک شدن قرار گرفت. سپس نمونه‌ها با یا بدون فرآیند تروخشک شدن تحت سه بار (0، 100 و 200 کیلوپاسکال) و در دو سطح رطوبتی معین (9/0 و 1/1 حد خمیری (PL))) متراکم گردید. بارگذاری مجدد با آزمایش نشست صفحه‌ای در مرکز نمونه‌ها انجام شد. از اطراف محل این آزمایش، نمونه‌ای برای انجام آزمایش فشردگی محصور تهیه گردید. نتایج نشان داد که برای نمونه‌های بازسازی‌شده و بدون فرآیند تروخشک شدن، مقدار pc برآورد شده با آزمایش نشست صفحه‌ای، اختلاف معنی‌داری با بار اولیه وارد شده به نمونه نداشت. بنابراین، از این روش می‌توان برای تعیین ظرفیت باریری خاک‌های خاک‌ورزی شده استفاده نمود. ولی فرآیند تروخشک شدن به‌طور معنی‌داری موجب بیش-تخمینی pc در هر سطح رطوبتی، گردید. بنابراین، فشردگی‌پذیری خاک تنها به رطوبت واقعی خاک بستگی ندارد، بلکه به تاریخچه‌ی قبلی تغییرات رطوبت خاک (به‌طور مثال، فرآیندهای تروخشک شدن) نیز وابسته است.

---

اطلاع از تغییرات میزان رسوب معلق در مواقع سیلابی از مسائل مهم در پروژه‌های آبی، به‌ویژه مدیریت حوضه‌های آبخیز و بررسی علل فرسایش می‌باشد. رابطه بین دبی و غلظت رسوبات معلق طی سیلاب‌های مختلف به عللی از قبیل تنوع بارش، دبی و منابع تولید رسوب مشابه و همگن نبوده و تولید حلقه‌هایی شبیه به هیسترتیک می‌نماید. بدین منظور استفاده از حلقه‌های پسماند رسوب که بر مبنای تئوری هیسترتیک است در چند سال اخیر گسترش یافته است. در این تحقیق ابتدا مقادیر بار معلق لحظه‌ای با استفاده از روش‌های برنامه‌ریزی ژنتیک و رگرسیونی شبیه‌سازی گردید. در مقایسه نتایج دو مدل حاصل، مدل برنامه‌ریزی ژنتیک به‌ترتیب با ضریب تبیین و میانگین مربعات خطا 8/0 و 5/0 به‌عنوان بهترین مدل در این تحقیق انتخاب گردید سپس براساس این مدل منحنی‌های هیسترتیک بار معلق برای 6 رویداد ثبت‌شده در طول دوره آماری 1387-1383 ترسیم شد و 4 مورد حلقه هیسترتیک خطی و 2 مورد ساعتگرد برای رسوب معلق رودخانه مشاهده گردید. شناسایی انواع حلقه‌های هیسترتیک در تعیین سهم نسبی فرآیندهای مؤثر در تولید و انتقال رسوب از قبیل مقدار و شدت بارش، میزان دبی و شرایط رطوبتی پیشین حوضه مؤثر است و نیز با بررسی آنها می‌توان از منابع تولید و انتقال رسوب آگاهی یافت. نتایج نشان داد که حلقه‌های هیسترتیک ساعتگرد معمولاً در شرایط بارش و دبی زیاد و حلقه‌های هیسترتیک خطی در فصل بهار و ناشی از بارش‌ها با شدت کم اتفاق افتاده است و در این نوع حلقه‌های پسماند تفاوت قابل توجهی در غلظت رسوبات معلق متناظر با شاخه‌های صعودی و نزولی هیدروگراف وجود ندارد.

---

مدل غیرخطی ماسکینگام روشی کارا در روندیابی سیلاب است، اما کارایی این روش تحت تأثیر سه پارامتر به‌کار رفته در آن است. در سال‌های اخیر، نتایج رضایت‌بخشی از استفاده الگوریتم‌های فراکاوشی در تعیین مقدار مناسب پارامترهای این مدل گزارش شده است. از این‌رو در این پژوهش به ارزیابی کارایی الگوریتم رقابت استعماری (ICA) در تخمین پارامترهای بهینه مدل غیرخطی ماسکینگام پرداخته شد. علاوه‌بر ICA، الگوریتم ژنتیک (GA) و بهینه‌سازی مجموعه ذرات(PSO)  نیز با هدف در دست بودن معیار برای قضاوت در مورد عملکرد ICA مورد استفاده قرار گرفتند. بدین‌منظور ابتدا ICA در روندیابی سیل ویلسون به‌کار گرفته شد؛ پس از آن روندیابی دو واقعه سیلاب مربوط به رودخانه دوآب صمصامی مورد بررسی قرار گرفت. در مورد سیل ویلسون که تابع هدف به‌صورت مجموع مربعات انحرافات (SSQ) دبی مشاهداتی و محاسباتی در نظر گرفته شد؛ مقدار تابع هدف حاصل از ICA، برابر 77/36 و مقدار تابع هدف حاصل از GA و PSO به‌ترتیب برابر 23/38 و 89/36 به‌دست آمد. در روندیابی دو سیل دیگر علاوه‌بر SSQ، تابع هدف دیگری به‌صورت مجموع قدر مطلق انحرافات (SAD) دبی مشاهداتی و محاسباتی نیز در نظر گرفته شد. در سیلاب اول براساس SSQ، GA بهترین عملکرد را از خود نشان داد ولی براساس SAD، ICA در رتبه نخست قرار گرفت. در مورد سیلاب دوم بر مبنای هر دو تابع هدف، ICA عملکرد بهتری داشته است. در این رابطه ICA نسبت به GA در تابع هدف SSQ، 9 درصد و در تابع هدف SAD، 08/0 درصد بهتر بوده است و نسبت‌به PSO، تابع هدف SSQ و SAD را به‌ترتیب 1/0 و 16/0 درصد بهبود داده است. با توجه به‌نتایج حاصل می‌توان گفت که الگوریتم ICA می‌تواند به‌عنوان یک روش مناسب به‌منظور تخمین پارامترهای مدل غیرخطی ماسکینگام مورد استفاده قرار گیرد.

---

در میان انواع خطر‌های طبیعی، سیل شاید به‌عنوان ویرانگرترین عامل شناخته شود که خسارت زیادی را به جوامع انسانی تحمیل می‌کند. از اینرو اهمیت برآورد خسارات ناشی از سیل و پهنه‌بندی سیلاب که کاربرد بسیاری در مدیریت دشت سیلابی دارد، مشخص می‌گردد. در این مطالعه با استفاده از نرم‌افزار  HEC-FIAکه یکی از مدل‌های جدید (سپتامبر 2012) به‌منظور برآورد اثرات و خسارات ناشی از سیل می‌باشد به محاسبه خسارات سیل در حوزه‌های آبخیز قهرود و قمصر پرداخته شد. در این مدل با‌ استفاده از نقشه آبگرفتگی مربوط به سیلاب‌های با دوره‌های بازگشت مختلف که از HEC-RAS و HEC-Geo RAS به‌صورت فایل HEC-DSS به‌دست می‌آید و با کمک بانک اطلاعاتی جمع‌آوری شده در رابطه با کاربری‌های کشاورزی، ساختمانی و انسانی منطقه، خسارت‌های جانی و مالی به‌طور مستقیم قابل برآورد هستند. براساس نتایج این مدل خسارت‌های بخش کشاورزی، ساختمانی و انسانی به‌ترتیب در حوزه قهرود 354 میلیون ریال و 24 باب ساختمان تحت تأثیر سیل قرار می‌گیرند و همچنین در حوزه قمصر 12879 میلیون ریال و 36 باب ساختمان تحت تأثیر سیل قرار می‌گیرند. از مزایای این مدل نسبت به مدل‌های قبلی برآورد مستقیم خسارت‌های اقتصادی و جانی برای سیل‌های اتفاق افتاده و احتمالی که در آینده به‌وقوع می‌پیوندند، می‌باشد که نتایج آن می‌تواند در مدیریت حوزه آبخیز، بیمه سیل و مدیریت ریسک ستاد بحران کمک شایانی بنماید.